魏圣坤

（瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 瀘州646005）

1 沖壓模具

（1）沖壓。沖壓，簡單來說就是模板對(duì)金屬或非金屬的板材材料進(jìn)行壓迫和拉伸，按照模具的樣式對(duì)板材材料塑性并最終成形。為了滿足不同的要求，有時(shí)也需要對(duì)板材材料進(jìn)行剪切和分離而獲得希望得到的尺寸和形狀。因?yàn)闆_壓時(shí)所使用的原材料大多是板材和帶材，所以沖壓又被稱為板材沖壓。在沖壓中，最重要的兩個(gè)部分就是沖壓技術(shù)和模具。沖壓技術(shù)作為一種工業(yè)工藝一般分為成形和分離兩道工序。分離就是指原材料按照模具的輪廓進(jìn)行剪切并獲得最終需要的形狀和尺寸，這種沖壓叫做沖裁件；成形簡單就是讓分離后的材料在不被損壞的前提下進(jìn)行塑性和變形，最后形成按照條件需要所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)沖壓件。在分離過程中，主要由下料、鉆孔、切割、裁邊和分切等工藝工序；成形包括了卷曲、扭拉、拉伸、打薄、翻邊、膨脹、擴(kuò)口、矯形等工藝手段。在經(jīng)歷了這些工藝過程之后，一個(gè)完整的沖壓件就基本形成了。

（2）我國沖壓模具技術(shù)的現(xiàn)狀。由于高科技的不斷發(fā)展，目前的沖壓模具技術(shù)已經(jīng)融入并實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化。最有代表的就是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）,計(jì)算機(jī)輔助自造（CAM）和計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）。它們的應(yīng)用主要是幫助人們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)可以通過計(jì)算機(jī)來完成而不是傳統(tǒng)的繪圖板和手工繪圖。一般比較常用的就是美國的AutoCAD軟件，主要用來進(jìn)行模具二維裝配和零件圖的繪制作業(yè)。從1984年由我國華中工學(xué)院和武漢733廠共同完成的第一個(gè)自主研發(fā)的精神模CAM/CAD系統(tǒng)到現(xiàn)在，我國在模具CAM/CAD的技術(shù)發(fā)展上已經(jīng)有20多年的歷史了。在這段發(fā)展過程中，冷沖壓模具技術(shù)和汽車飛機(jī)模具等等也先后走上了工業(yè)生產(chǎn)的舞臺(tái)，推動(dòng)了我國汽車和飛機(jī)制造行業(yè)的發(fā)展。

2 復(fù)合沖壓模具的運(yùn)動(dòng)和控制分析以及PLC系

（1）復(fù)合沖壓模具的結(jié)構(gòu)。復(fù)合沖壓模具的基本結(jié)構(gòu)包括工作倉，它主要是為了實(shí)現(xiàn)左右零件進(jìn)行同步的加工工作；夾緊定位缸、轉(zhuǎn)位缸、推料缸組成。每個(gè)工作缸都安裝了傳感器開關(guān)。在復(fù)合沖壓模具運(yùn)動(dòng)時(shí)，具有定位夾緊沖孔工位、轉(zhuǎn)位工位、沖壓工位、切邊推料工位等四道工序。

（2）復(fù)合沖壓模具的運(yùn)動(dòng)要求。在復(fù)合沖壓模具運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般保持夾緊定位缸處于松開狀態(tài)，左右兩個(gè)邊缸在夾緊缸松開的限位開關(guān)處。轉(zhuǎn)位缸在左邊的限位開關(guān)處，而推出缸則在后邊的后退限位開關(guān)處。當(dāng)氣源連接完好后，夾緊缸的電磁閥1得到供電，零件處于夾緊狀態(tài)，沖床可以開始沖壓，完成沖壓工作。當(dāng)電磁閥2得到電力時(shí)，零件就會(huì)松開并被推入下一道工序。而轉(zhuǎn)位氣缸電磁閥1得電后零件就可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，電磁閥2得電后轉(zhuǎn)位缸會(huì)回到原位。推料缸也是如此，電磁閥1得電后加工的零件推出，電磁閥2得電后則推料氣缸再次回到原位。

（3）復(fù)合沖壓模型系統(tǒng)的控制分析。復(fù)合沖壓模具的控制系統(tǒng)信號(hào)顯示應(yīng)該符合沖壓機(jī)床的控制邏輯。為了能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)床控制系統(tǒng)與模具控制系統(tǒng)在復(fù)合沖壓模具過程中不會(huì)相互受到約束卻并不脫開，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的互換性，所以控制系統(tǒng)應(yīng)該具備解鎖的功能。而在沖壓機(jī)床控制系統(tǒng)中，為了讓模塊與控制系統(tǒng)聯(lián)系在一起，有效地控制沖床上滑塊的運(yùn)動(dòng)軌跡，所以設(shè)置了閉鎖功能，閉鎖功能可以讓滑塊在得到?jīng)_壓請(qǐng)求的指令后才會(huì)滑落。

為了提高沖壓模型系統(tǒng)的“自動(dòng)化”，應(yīng)該設(shè)置一個(gè)自動(dòng)模式。它能夠自動(dòng)控制整個(gè)系列工作的連續(xù)運(yùn)行，例如自動(dòng)完成物料夾緊定位、轉(zhuǎn)位等工序。但是在自動(dòng)運(yùn)行過程中沒有專人進(jìn)行看管，所以當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障或事故時(shí)，應(yīng)該緊急斷電停止機(jī)床運(yùn)行,起到自我保護(hù)的功能。而在故障解除后可以故障復(fù)位，自動(dòng)讓工作程序繼續(xù)正常開始運(yùn)行。

當(dāng)模具進(jìn)料倉后，夾緊定位氣缸就會(huì)夾緊到位，這時(shí)如果能夠顯示沖壓，就可以讓模具沖壓系統(tǒng)開始沖壓。而當(dāng)發(fā)生特殊情況時(shí)，機(jī)械設(shè)備可以根據(jù)加工條件來判斷是否允許沖壓，如果不可以，就會(huì)顯示停止，所以這里需要一個(gè)沖壓閉鎖的功能。

一般來說有兩種控制方法來實(shí)現(xiàn)符合沖壓模具的沖壓過程。第一種就是繼電器控制系統(tǒng)，它是一種根據(jù)電流和電壓等電氣量或壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、時(shí)間等非電氣量的變化來判斷和控制電路的自動(dòng)切換電器。它通過繼電器確定控制及執(zhí)行元件來繪制電氣原理圖，并且根據(jù)原理圖來繪制接線圖最后成功配線接線。第二種控制方法就是單片機(jī)控制，它也是一種計(jì)算機(jī)化的控制系統(tǒng)。采用了更為高科技的芯片技術(shù)。它體積雖小卻結(jié)合了存儲(chǔ)器和計(jì)算機(jī)運(yùn)算等各種功能，可以完美的控制整個(gè)沖壓模具過程，并且具有很高的可靠性，而對(duì)于強(qiáng)磁場環(huán)境的屏蔽也有很好的效果，這是目前相對(duì)最為先進(jìn)的系統(tǒng)控制方式之一。

（4）關(guān)于PLC。PLC技術(shù)就是可編程控制器。它是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。它通過數(shù)字化的可編程系統(tǒng)來控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程。具有實(shí)時(shí)通訊、實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)診斷故障、中斷處理等功能，這是一種相對(duì)比較先進(jìn)的系統(tǒng)控制方式。①PLC的工作原理。PLC是以循環(huán)掃描方式工作的。在PLC運(yùn)行時(shí)，會(huì)嚴(yán)格按照程序逐條完成存儲(chǔ)器中的命令。PLC可以連續(xù)多小時(shí)不間斷的反復(fù)接受命令并進(jìn)行掃描。它首先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化恢復(fù)電路到起始狀態(tài)并進(jìn)行自我診斷，目的是為了檢測電路是否運(yùn)行正常。然后對(duì)系統(tǒng)的通信接口以及外圍設(shè)備進(jìn)行掃描。在此期間，程序會(huì)進(jìn)行控制信號(hào)的輸出，PLC就負(fù)責(zé)對(duì)程序輸出進(jìn)行刷新。PLC一般有兩個(gè)工作狀態(tài)，停止和運(yùn)行。當(dāng)PLC停止時(shí)，系統(tǒng)就停止執(zhí)行用戶程序。在程序修改或者編制的過程中一般不執(zhí)行PLC。而PLC在運(yùn)行狀態(tài)下系統(tǒng)就會(huì)完整的執(zhí)行整個(gè)任務(wù)過程。②利用PLC進(jìn)行系統(tǒng)控制。PLC是相當(dāng)關(guān)鍵的沖壓模具控制系統(tǒng)。它有許多種類而且性能各異，所以在進(jìn)行系統(tǒng)控制運(yùn)行時(shí)應(yīng)該從PLC控制系統(tǒng)的性能上進(jìn)行綜合考慮才能設(shè)計(jì)運(yùn)行流程。首先要根據(jù)輸入輸出系統(tǒng)進(jìn)行I/O端子的合理分配，繪制出I/O模塊連接圖后，對(duì)主電路和PLC的輸入或者輸出進(jìn)行關(guān)聯(lián)控制電路的分析。分析后就要編寫PLC控制程序。程序需要根據(jù)主控的要求進(jìn)行編寫，目的是為了實(shí)現(xiàn)各控制功能或各子系統(tǒng)的任務(wù)程序并逐漸完善系統(tǒng)指定的功能。在程序編寫完成后會(huì)對(duì)程序進(jìn)行模擬調(diào)試以得知設(shè)計(jì)是否已達(dá)到程序控制的要求。根據(jù)現(xiàn)場信號(hào)的不同，PLC會(huì)模擬調(diào)試信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的控制。

所以，PLC在整個(gè)模具沖壓控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它是整個(gè)控制系統(tǒng)的大腦，承擔(dān)和分配著控制系統(tǒng)中的各項(xiàng)技術(shù)工作，是復(fù)合沖壓模具工藝發(fā)展到現(xiàn)在比較關(guān)鍵的一種智能化控制技術(shù)。

3 結(jié)語

復(fù)合沖壓模具工藝是一項(xiàng)廣為應(yīng)用的工業(yè)技術(shù)，它已經(jīng)被廣泛的運(yùn)用于大大小小的模具零件制造產(chǎn)業(yè)中，所以它也是一項(xiàng)并不簡單的跨學(xué)科工程。文章只是簡要介紹了復(fù)合沖壓模具的發(fā)展和現(xiàn)狀，以及其控制系統(tǒng)的主要構(gòu)成和分類。在我國，復(fù)合沖壓模具生產(chǎn)技術(shù)的前路還很漫長，認(rèn)真研究其控制系統(tǒng)的延展性和技術(shù)并努力進(jìn)行開發(fā)有助于我國沖壓模具工業(yè)的大力發(fā)展。